高二选修四反应热习题

一、选择题
1．(2013·经典习题选萃)下列说法中正确的是( )
A ．能自发进行的反应一定能迅速发生
B ．非自发进行的反应一定不可能发生
C ．能自发进行的反应实际可能没有发生
D ．常温下发生反应2H 2O 电解,2H 2↑＋O 2↑，说明常温下水的分解反应是自发反应
解析：自发反应指的是在温度、压强一定的条件下，化学反应有自动发生的趋势，但能自发进行的化学反应不一定能实际发生，如H 2与O 2在常温下化合生成水的反应是一个自发反应，但反应速率非常慢，实际上是不能发生的，所以A 不正确，C 正确；非自发不含有“不可能”之意，如水的分解在常温常压下是非自发的，但在通直流电条件下，电解生成氢气和氧气，所以选项B 、D 错误。

答案：C
2．吸热反应一定是( )
A ．非自发的化学反应
B ．释放能量
C ．贮存能量
D ．反应需要加热
答案：C
3．下列反应中，在高温下不能自发进行的是( )
A ．CO(g)===C(s)＋12
O 2(g) B ．NH 4Cl(s)=====△
NH 3(g)↑＋HCl(g)↑
C ．(NH 4)2CO 3(s)===NH 4HCO 3(s)＋NH 3(g)
D．MgCO3(s)===MgO(s)＋CO2(g)
答案：A
4．(2012·山东高二检测)下列过程中属于熵增加的是()
A．火柴散落在地面上
B．H2燃烧生成水
C．一定条件下水由气态变为液态
D．CO点燃时生成CO2
解析：凡是产生气体的反应、气体的物质的量增大的反应，熵变通常都是正值，为熵增加反应；反之，为熵减小的反应，结合四个选项可知A正确。

答案：A
5．下列对熵的理解不正确的是()
A．水由液态凝结为冰，熵减小
B．体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大
C．与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小
D．25℃、1.01×105Pa时，2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)是熵增的反应
答案：C
6．(2013·大同检测)碳铵是重要的农用肥料，在冬季及早春等季节使用较好。

碳铵[(NH4)2CO3]在室温下就能自发地分解产生氨气，下列说法中正确的是()
A．碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大
B．碳铵分解是因为外界给予了能量
C．碳铵分解是吸热反应，根据焓判据该反应不能自发进行
D．碳酸盐都不稳定，都能自发分解
解析：(NH4)2CO3(s)===2NH3(g)＋H2O(l)＋CO2(g)ΔH>0，ΔS>0，室温下反应能自发进行，故ΔH－TΔS<0，说明熵变对反应的方向起决定性作用，故选A。

答案：A
7．汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反应原理是：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)。

由此可知，下列说法中正确的是() A．该反应是熵增大的反应
B．该反应不能自发进行，因此需要合适的催化剂
C．该反应常温下能自发进行，高温和催化剂条件只是加快反应的速率
D．该反应常温下能自发进行，因为正反应是吸热反应
解析：只使用催化剂便可使尾气发生转化，故此反应能自发进行。

因反应是气体物质的量减小的反应，故熵减小。

因熵减小不利于反应自发，故自发进行的原因是反应放热。

答案：C
8．已知反应：2CO(g)===2C(s)＋O2(g)。

设ΔH和ΔS不随温度而变化，下列说法中正确的是()
A．低温下是自发反应
B．高温下是自发反应
C．低温下是非自发反应，高温下是自发反应
D．任何温度下都是非自发反应
解析：因为碳的不完全燃烧是放热反应，故该反应是吸热反应，且是熵减反应，在任何温度下都是非自发反应。

答案：D
9．(2013·经典习题选萃)已知在等温等压条件下，化学反应方向的判据：ΔH－TΔS<0，反应能正向自发进行；ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态；ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。

设反应A(s)===D(g)＋E(g)
ΔH－TΔS＝(－4 500＋11T)J·mol－1，要防止反应发生，温度必须()
A．高于409 K
B．低于136 K
C．高于136 K而低于409 K
D．低于409 K
解析：要防止反应发生，需满足ΔH－TΔS>0的条件，解不等式得T>409 K。

答案：A
10．下列关于焓变的叙述中正确的是()
A．化学反应的焓变与反应的方向性无关
B．化学反应的焓变直接决定了反应的方向
C．焓变为正值的反应都是吸热反应
D．焓变为正值的反应都能自发进行
解析：ΔH>0，说明反应为吸热反应，C对。

焓判据只是判断反应方向的一个依据，所以A、B说法均片面。

答案：C
11．下列自发反应可用焓判据来解释的是()
A．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)
ΔH＝＋56.7 kJ·mol－1
B．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)
ΔH＝＋74.9 kJ·mol－1
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－572 kJ·mol－1
D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)
ΔH＝＋178.2 kJ·mol－1
解析：焓判据是指ΔH<0的反应一般是自发的。

只有C项符合题意。

答案：C
12．已知石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为
①C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.5 kJ/mol
②C(s，金刚石)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－395.4 kJ/mol
关于金刚石和石墨的相互转化，下列说法正确的是()
A．石墨转化成金刚石是自发的过程
B．金刚石转化成石墨是自发的过程
C．石墨比金刚石能量高
D．金刚石比石墨稳定
解析：由①－②得C(s，石墨)===C(s，金刚石)ΔH＝＋1.9 kJ/mol，根据焓判据，则说明金刚石变成石墨是自发的，B正确。

ΔH>0，说明石墨变成金刚石需吸收能量，则说明金刚石比石墨能量高、不稳定。

答案：B
13．(2013·经典习题选萃)下列对化学反应预测正确的是()
分解生成气体，为熵增反应，ΔH>0时，在高温下，能自发进行，A 错误；W(s)＋x G(g)===2Q(g)ΔH<0，能自发进行，若熵增，任何温度下都能自发进行，若熵减，在低温条件下能自发进行，所以，G的计量数不确定，x等于1、2或3时，都符合题意，B正确；4X(g)＋5Y(g)===4W(g)＋6G(g)是熵增反应，当ΔH>0时，在高温下可能自发进行，C错误；4M(s)＋N(g)＋2W(l),4Q(s)为熵减反应，常温下能自发进行，说明该反应一定是放热反应，D错误。

答案：B
14．对下列过程的熵变的判断不正确的是()
A．溶解少量食盐于水中：ΔS>0
B．纯碳和氧气反应生成CO(g)：ΔS>0
C．水蒸气变成液态水：ΔS>0
D．CaCO3(s)加热分解为CaO(s)和CO2(g)：ΔS>0
解析：水蒸气变成液态水是熵减小的过程。

答案：C
二、非选择题
15．(2013·石家庄质检)判断焓变和熵变的符号，并依此对以下几种变化的方向性作出判断：()
(4)<0<0自发
16．已知在100 kPa、298.15 K时石灰石分解反应CaCO3(s),CaO(s)＋CO2(g)的ΔH＝＋178.3 kJ/mol，ΔS＝＋160.4 J/(mol·K)，则：
(1)该反应常温下________(填“能”或“不能”)自发进行。

(2)据本题反应数据分析，温度________(填“能”或“不能”)成为反应方向的决定因素。

(3)若温度能决定反应方向，则该反应自发进行的最低温度为________。

解析：(1)常温下，ΔG＝ΔH－TΔS＝178.3 kJ/mol－298.15 K×160.4×10－3kJ/(mol·K)＝130.5 kJ/mol>0，所以该反应常温下不能自发进行。

(2)因为该反应ΔH>0、ΔS>0，根据ΔG＝ΔH－TΔS可知在温度较高的时候，ΔG可能小于0。

(3)根据ΔG＝ΔH－TΔS<0时，反应可自发进行，则有：T>ΔH/ΔS＝1 111.6 K。

答案：(1)不能(2)能(3)1 111.6 K
17．已知一个可逆反应，若正反应为自发过程，则其逆反应为非自发过程，反之，亦然。

(1)已知2CO(g)CO2(g)＋C(g)ΔH<0，T＝980 K时ΔH－TΔS ＝0。

当体系温度低于980 K时，估计ΔH－TΔS______0(填“大于”、“小于”或“等于”，下同)；
(2)电子工业中清洗硅片上的SiO2(s)的反应为SiO2(s)＋4HF(g)===SiF4(g)＋2H2O(g)ΔH(298.15 K)＝－94.0 kJ/mol ΔS(298.15 K)＝－75.8 J /(mol·K)，设ΔH和ΔS不随温度而变化，则此反应自发进行的温度范围是________。

解析：(1)因为2CO(g)CO2(g)＋C(s)为放热反应，ΔH<0，且该反应ΔS<0，则当T<980 K时，ΔH－TΔS<0。

(2)由题给信息，要使反应能自发进行，须有ΔH－TΔS<0，即－94.0 kJ/mol－T×[－75.8 J/(mol·K)]×10－3kJ/J<0，则
T<
94.0 kJ/mol
75.8 J/(mol·K)×10－3 kJ/J
＝1.24×103K。

答案：(1)小于(2)小于1 240 K
18．(2013·西安中学模拟)(1)25℃和 1.01×105Pa时，反应2N2O5(g)===4NO2＋O2(g)ΔH＝＋56.76 kJ·mol－1能自发进行的原因是_____________________。

(2)在298 K下，如将1 mol蔗糖溶解在1 L水中，此溶解过程中体系的ΔH－TΔS和熵的变化情况是ΔH－TΔS________，ΔS________。

(3)已知C2H5OH(l),C2H4(g)＋H2O(l)的ΔH＝＋45.78 kJ·mol－1，ΔS＝＋126.19 J·mol－1·K－1。

①请通过计算判断此反应在298 K时能否自发进行。

②该反应发生的条件是_____________________。

(4)右图中的曲线是表示其他条件一定时，2NO＋O2,2NO2(正反应为放热反应)反应中NO的转化率与温度的关系曲线，图中标有a、b、c、d四点，其中表示未达到平衡状态且v(正)>v(逆)的点是________。

解析：(2)自发反应的ΔH－TΔS<0，蔗糖溶解使体系由有序变为无序。

(4)a、b两点在平衡线上；c点在平衡线下方，若温度不变，NO的转化率将增大至达到平衡，说明c点时反应没达到平衡，且反应向正反应方向进行，即v(正)>v(逆)，符合题意；d点与c点恰好相反。

答案：(1)该反应是熵增反应，且常温下熵变ΔS对反应的方向性起决定作用
(2<0>0
(3)①ΔH－TΔS＝45.78 kJ·mol－1－298 K×126.19×10－3kJ·mol－1·K－1＝8.18 kJ·mol－1>0，故此反应在298 K的温度下不能自发进行。

②170℃，浓硫酸(作催化剂、脱水剂)
(4)c
熵的生物学意义
熵的概念对于生命的认识有重要的意义。

生命体与环境不断交换着物质(物质流)和能量(基本上是热流)，同时还交换着熵(熵流)。

机体
摄入的食物如蛋白质、淀粉、核苷酸等，都是结构复杂的高分子物质，它们的熵值很小。

机体排泄的都是小分子代谢产物，它们的熵值很大。

假设排泄的总量等于摄入的总量，摄入物来自环境，排泄物回到环境，机体的生命活动将使环境的熵增大。

机体还不断向环境释放出生化反应产生的热，这也使环境的熵增大。

与此同时，机体本身的熵也发生了变化。

机体不断产生新的复杂结构(发育成长)，是熵减小，而细胞死亡和代谢过程将结构复杂的生化物质转化为简单的小分子，则是熵增大。

机体总的熵变取决于年龄的增长。

当机体处于生长发育阶段时(年轻人)，熵要减小；当机体处于发育成熟阶段时(成年人)，熵变几乎等于零；当机体处于衰老阶段时(老年人)，熵会增大；机体老死时，熵增至极大。

这正如量子化学奠基人薛定谔所说：“一个生命有机体不断地……产生正的熵……因此就势必接近具有极大熵值的危险状态，即死亡。

……新陈代谢作用最基本的内容是有机体成功地使自身释放出它活着时不得不产生的全部熵。

”此话不但精辟地指出熵这一热力学概念对理解生命的意义，而且也启示了熵的概念对所有过程的重要意义。